DE202004004736U1

DE202004004736U1 - Ofenbaustein

Info

Publication number: DE202004004736U1
Application number: DE200420004736
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2014-03-25

Abstract

Ofenbaustein, bestehend aus einem wärmespeichernden Trägermaterial mit einem Zuschlagstoff mit einer gegenüber dem Trägermaterial erhöhten Wärmeleitfähigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofenbaustein, bestehend aus einem wärmespeichernden Trägermaterial.
Solche Ofenbausteine sind hinlänglich bekannt. Sie bestehen zum Beispiel aus Schamott, der wegen seiner feuerfesten Eigenschaften hinlänglich bekannt ist. Schamott wird durch Brennen und Mahlen von feuerfesten Tonen hergestellt. Die Aufgabe der bekannten Ofenbausteines ist es dabei, einerseits den Brennraum zu umgeben und andererseits den Ofen zu verkleiden. Insbesondere wenn der Ofenbaustein zur Verkleidung von Öfen eingesetzt wird, wird von ihm ein hohes Wärmespeichervermögen erwartet, um die durch das Feuer freigesetzte thermische Energie aufzunehmen und langanhaltend wieder abzugeben.
Nachteilig bei diesen bekannten Ofenbausteinen ist, daß diese eine erhebliche Aufwärmzeit benötigen. Zwar besitzen diese Ofenbausteine ein hohes Speichervermögen, aber der für den Anwender behagliche Nutzen des Ofens tritt erst nach einiger Zeit, ca. nach zwei bis drei Stunden zutage.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Ofenbaustein zur Verfügung zu stellen, dessen Erwärmung schneller erfolgt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Ofenbaustein wie eingangs beschrieben, bei welchem ein Zuschlagstoff vorgesehen ist, dessen Wärmeleitfähigkeit gegenüber der des Trägermaterials erhöht ist.
Der erfindungsgemäße Vorschlag kombiniert das hohe Speichervermögen der bekannten Ofenbausteine mit einem raschen Erwärmen derselben. Der Zuschlagstoff dient dazu, die im Brennraum erzeugte Hitze schneller im Ofenbaustein zu verteilen und insbesondere dadurch auch schneller an der Außenseite, der dem Brennraum abgewandten Ofenbausteinseite eine Erwärmung zu erreichen, die dann in dem Raum zu Heizzwecken abgestrahlt werden kann.
Die Erfindung setzt dabei als Trägermaterial Schamott, Beton, zum Beispiel Blähbeton, armierten Beton, Lehm, Ton, Klärschlamm beziehungsweise eine Mischung der vorgenannten Materialien bevorzugt ein. Grundsätzlich können alle bekannten Materialien, die für die Herstellung von Ofenbausteinen verwendbar sind, auch bei der Erfindung verwendet werden. Bevorzugt wird natürlich für den Ofenbaustein ein feuerfestes Material, wie zum Beispiel Schamotte oder auch Lehm eingesetzt, es ist aber auch möglich, Mischungen der vorgenannten Materialien zu verwenden. In der Regel sind diese Trägermaterialien durch ein verhältnismäßig gutes Wärmespeichervermögen gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Zuschlagstoff zum Beispiel Metall, Kohlenstoff, Graphit, expandierter Graphit beziehungsweise eine Mischung der vorgenannten Materialien vorgesehen ist.
Metall ist für seine gute Wärmeleitfähigkeit hinlänglich bekannt. Auch bereitet das Metall bezüglich der Feuerfestigkeit keine Probleme.
Sehr gute Ergebnisse wurden auch mit Kohlenstoff als Zuschlagstoff erreicht. Insbesondere der Einsatz von Graphit, welches in einem speziellen Verfahren hergestellt ist, erreicht überraschenderweise eine hohe thermische Leitfähigkeit. Vorteilhafterweise wird dabei der so hergestellte Ofenbaustein zum Beispiel nicht im Bereich des Brennraumes angeordnet, um nicht eine ungewollte Oxydation des Kohlenstoffes in dem Ofenbaustein zu riskieren. Günstigerweise wird ein solcher Stein dann zum Beispiel für die dem Brennraum abgewandte Ofenverkleidung gewählt. Gleichwohl kommt es hier auf eine hohe thermische Stabilität des Ofenbausteines an, sowie auf ein möglichst hohes Wärmespeichervermögen.
Insbesondere sind sehr gute Wärmeleitfähigkeiten bei einem als expandierten Graphit beschriebenen Kohlenstoff bekannt. Beispielsweise ist das Ausgangsmaterial eines solchen speziellen Graphits kristallin gut geordneter, schuppenförmiger Naturgraphit. Aus den Naturgraphiten werden Graphiteinlagerungsverbindungen hergestellt. Bei thermischer Zersetzung (Expandierung) dieser Verbindung entstehen lockere Flocken ohne Bindemittel und Füllstoffe. Dieser expandierte Graphit zeichnet sich durch einen hohen Kohlenstoffgehalt aus. Des Weiteren weist dieser flockenartige Graphit eine große spezifische Oberfläche auf. Es ist dabei beobachtet worden, daß dieses so hergestellte Material eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit in einer Ebene besitzt.
Expandierter Graphit zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, daß dieser schneidfähig ist. Da die erfindungsgemäßen Ofenbausteine gerade für den gestalterischen Teil eines Ofens eingesetzt werden, sollte der Ofenbaustein nicht zu hart sein, so daß eine schneidende Bearbeitung nicht mehr möglich ist. Dies wird aber durch die prinzipielle Schneidfähigkeit des Graphits unterstützt, wobei sogar die "schmierende" Eigenschaft des Graphits das Schneiden zu erleichtern vermag. In jedem Fall ist ein geringer Verschleiß der Schneidwerkzeuge beobachtet worden. Darüberhinaus ist der natürliche Rohstoff Kohlenstoff problemlos recyclefähig und bereitet auch abfalltechnisch keine Probleme.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Zuschlagstoff in Form von Fasern, Pulver oder Schüttgut, insbesondere mit einer Korngröße von 2 bis 20 mm Durchmesser, bevorzugt von 5 bis 15 mm Durchmesser vorgesehen ist. Es ist zum Beispiel möglich, Metallfasern oder Metalldrähte als Zuschlagstoff einzusetzen, der eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ergibt. Sehr gute Ergebnisse wurden aber mit dem als Pulver oder Schüttgut ausgebildeten Graphit erreicht. Insbesondere der expandierte Graphit, dessen flockige Struktur hinterher gepreßt und zu Tabletten oder Pellets gestanzt ist, zeigt ein optimales Verhalten bezüglich der Wärmeleitfähigkeit und Verarbeitbarkeit im Trägermaterial für einen Ofenbaustein.
Günstigerweise werden mit dem Schüttgut, welches zum Beispiel quaderförmig mit Kantlängen von 4 bis 10 mm ausgebildet sein kann, dann gute Ergebnisse erreicht, wenn die Gesamtdicke des Steines nur ca. 2 bis 10 mal der Kantenlänge beziehungsweise des Durchmessers der Kornes des Schüttgutes entspricht. Die Mischung muß zum einen so eingestellt sein, daß eine ausreichend gute Wärmeverteilung gewährleistet ist, ohne aber die Stabilität des Ofenbausteines, welche ein weiteres Kriterium ist, zu beeinträchtigen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zuschlagstoff als Gewebematte oder als Abschnitte einer Profilware vorgesehen ist. Günstigerweise wird dabei der so ausgebildete Zuschlagstoff so im Ofenbaustein orientiert, daß eine möglichst schnelle und effektive Wärmeverteilung im gesamten Ofenbaustein möglich ist. Günstigerweise wird dabei eine Orientierung angestrebt, die rechtwinklig zu der der Wärmequelle zugewandten Oberfläche ausgerichtet ist. Dabei ist es möglich, die Gewebematte zum Beispiel aus Kohlefasern zu bilden. Gleiches ist natürlich mit Matten aus Metalldraht oder dergleichen möglich. Auch ist es möglich, daß der Zuschlagstoff zum Beispiel zu einer Profilware extrudiert wird und dann diese Profilware entsprechend zerschnitten wird. Es gibt gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Möglichkeiten die Zuschlagstoffe auszubilden und in den erfindungsgemäßen Ofenbaustein einzubringen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ofenbaustein eine Dicke von mindestens 20 mm aufweist. Durch eine solche Dicke ist eine entsprechende mechanische Stabilität gegeben. Auch ist ein ausreichendes Speichervermögen erreichbar. Natürlich sind problemlos auch dickere Ofenbausteine gemäß der Erfindung möglich, da durch einen speziellen Zuschlagstoff die Aufwärmzeit des erfindungsgemäßen Ofenbausteines erheblich reduziert wird.
Ein zusätzlicher Effekt wird dadurch erreicht, daß der Zuschlagstoff auch zur Armierung des Ofenbausteins dient. Neben einer Beschleunigung der Erwärmung des erfindungsgemäßen Ofenbausteins dient somit der Zuschlagstoff auch zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Ofenbausteins.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ofenbaustein auf seiner Außenseite eine Rillung aufweist. Die Rillung dient dazu das Anhaften von Putz zu erleichtern.
Dem Putz wird durch die Rillung die Möglichkeit gegeben sich in dieser einzulagern und erleichtert das Verbinden des Putzes auf dem Ofenbaustein. An Stelle der Rillung sind natürlich auch andere Mittel möglich, um das Anhaften des Putzes auf dem Ofenbaustein zu erleichtern. Es ist zum Beispiel möglich, die Außenseite des Ofenbausteines mit einer entsprechend rauhen Oberfläche auszustatten. Das Einarbeiten einer Rillung ist bei in Formen hergestellten Ofenbausteinen in einfacher Weise möglich und benötigt keinen zusätzlichen Aufwand.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Volumenanteil des Zuschlagstoffes am Ofenbaustein ca. 1 bis 40 %, bevorzugt ca. 3 bis 20 % beträgt. Bereits bei verhältnismäßig geringen Volumenanteilen von ca. 3 bis 10 % des als gepreßte Pellets mit den Kantenmaßen von 4 bis 10 mm ausgebildeten, aus expandierten Graphit bestehenden Zuschlagstoffes, sind hervorragende Ergebnisse bezüglich der Beschleunigung der Aufwärmzeit des erfindungsgemäßen Ofenbausteins erreicht worden.
Dabei ist es von Vorteil, daß die Dichte des expandierten Graphits in der zur Verfügung stehenden gepreßten Tablettenform ca. nur 0,1 bis 0,3 g pro cm³ beträgt, wodurch sich bei entsprechender Beimischung dieses Zuschlagstoffes das Gesamtgewicht des Ofenbausteins spürbar reduziert.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Ofenbaustein, bestehend aus einem wärmespeichernden Trägermaterial mit einem Zuschlagstoff mit einer gegenüber dem Trägermaterial erhöhten Wärmeleitfähigkeit.
Ofenbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial Schamott, Beton, armierter Beton, Lehm, Ton, Klärschlamm beziehungsweise eine Mischung hiervon vorgesehen ist.
Ofenbaustein nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff Metall, Kohlenstoff, Graphit, expandierter Graphit beziehungsweise eine Mischung hiervon vorgesehen ist.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff in Form von Fasern, Pulver oder Schüttgut, insbesondere mit einer Korngröße von 2 bis 20 mm Durchmesser, bevorzugt von 5 bis 15 mm Durchmesser vorgesehen ist.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff als Gewebematte oder als Abschnitte einer Profilware vorgesehen ist.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenbaustein eine Dicke von mindestens 20 mm aufweist.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff auch zur Armierung des Ofenbausteins dient.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenbaustein auf seiner Außenseite eine Rillung aufweist.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Volumenanteil des Zuschlagstoffes von 1 bis 40 %, bevorzugt 3 bis 20 % des Ofenbausteins.
Ofenbaustein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenbaustein als Verkleidungsstein des Ofens dient.